单片机课设 数码管显示滚动控制

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1、单片机设计与实训单片机设计与实训 设计报告设计报告 题题 目：目： 数码管滚动显示控制数码管滚动显示控制 姓姓 名：名： 王伟杰王伟杰 班班 级：级： 自动化四班自动化四班 学学 号：号： 20145504302014550430 指导老师：指导老师： 张莹张莹 提交日期：提交日期： 20162016 年年 1010 月月 2929 日日 目录目录 一、一、 设计题目与要求设计题目与要求3 1.1 设计题目设计题目3 1.21.2 设计要求设计要求.3 二、二、 系统方案设计系统方案设计3 2 2.1 硬件电路设计硬件电路设计3 1.单片机最小系统简介单片机最小系统简介.3 2.2.数码管显示

2、电路数码管显示电路6 2.32.3 硬件选型及说明硬件选型及说明.6 1. ST89C51 单片机单片机.6 2.2. 四位一体七段共阴极显示数码管四位一体七段共阴极显示数码管8 三、三、 系统原理图设计与仿真系统原理图设计与仿真9 3.13.1 系统仿真图系统仿真图.9 3.23.2 系统仿真结果系统仿真结果.10 四、四、 程序设计程序设计11 4.1 程序设计程序设计11 4.2 程序流程图程序流程图12 五、五、 系统调试系统调试14 5.15.1 系统硬件调试系统硬件调试.14 5.2 系统软件调试系统软件调试14 六、总结与体会六、总结与体会14 附录一附录一16 附录二附录二17

3、 附录三附录三27 1、设计题目与要求设计题目与要求 单片机课程设计是一门实践课程，要求学生具有制作调试单片机最小系统 及外设的能力，能够掌握单片机内部资源的使用。单片机课程设计内容包括硬 件设计、制作及软件编写、调试，学生在熟练掌握焊接技术的基础上，能熟练 使用单片机软件开发环境 Keil C51 编程调试，并使用 STC ISP 调试工具采用串 口下载方式联调制作的单片机最小系统。单片机课程设计题目包含基本部分及 扩展部分，基本部分即单片机最小系统部分，扩展部分是对单片机内部资源及 外部 IO 口的功能扩展，使制作的单片机系统具有一定的功能。 1.11.1 设计题目设计题目 数码管滚动显示

4、控制 1.21.2 设计要求设计要求 自制一个单片机最小系统，包括串口下载、复位电路，采用两个四位一体 数码管作为显示器件，通过按钮选择实现四种滚动显示模式，例如从左至右， 从右至左，内缩，外扩等，滚动信息可以是数字或有意义的英文字符。 2、系统方案设计系统方案设计 2.12.1 硬件电路设计硬件电路设计 本设计的硬件电路主要包括的模块有：单片机最小系统、七段数码管显示 模块、 1.单片机最小系统简介单片机最小系统简介 单片机最小系统,或者称为最小应用系统,是指用最少的元件组成的单片机可 以工作的系统.对 51 系列单片机来说,最小系统一般应该包括:单片机、晶振电路、 复位电路。结构图如下：

5、图 2.1 单片机最小系统 各部分的功能介绍如下： 复位电路：复位是单片机的初始化操作，其主要功能是把 PC 初始化为 0000H，使单片机从 0000H 单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之 外，当由于程序运行出错或操作错误是系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也 需要按复位键以重新启动。MCS-51 单片机的复位电路由片内、片外两部分组 成，进行复位操作时，外部电路需在复位引脚 RST 端产生大于两个机器周期的 高电平信号，RST 引脚通过片内施密特触发器与复位电路相连（施密特触发器 的作用是脉冲整型和抑制噪声）。MCS-51 单片机的复位操作有两种方式：上 电复位和上电按钮复位。 图

6、 2.2 复位电路图 晶振电路（时钟电路）: 时钟电路是单片机的心脏，它用于产生单片机工 作所需要的时钟信号。单片机本身就是一个复杂的同步时序电路，为了保证同 步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地按时序进行工作。 单片机的时钟产生方法有内部时钟方式和外部时钟方式，大多数单片机应用系 统采用内部时钟方式，本系统采用的亦是内部时钟方式。在 MCS-51 芯片内部有 一个高增益反相放大器，XTAL1、XTAL2 引脚分别为该反相放大器的输入端和输 出端，在芯片的外部通过这两个引脚跨接晶体振荡器和微调电容，形成反馈电 路，就构成了一个稳定的自激振荡器。 图 2.3 时钟电路图 2.2.

7、数码管显示电路数码管显示电路 图 2.4 数码显示电路 2.32.3 硬件选型及说明硬件选型及说明 1. ST89C51 单片机单片机 MCS-51 把微型计算机的主要部件都集成在一块心片上，使得数据传送距离 大大缩短，可靠性更高，运行速度更块。由于属于芯片化的微型计算机，各功 能部件在芯片中的布局和结构达最优化，抗干扰能力加强，工作亦相对稳定。 因此，在工业测控系统中，使用单片机是最理想的选择。单片机属于典型的嵌 入式系统，所以它是低端控制系统最佳器件。8051 是 MCS-51 系列单片机的典 型产品。8051 单片机包含中央处理器、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、 定时/计数

8、器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总 线和控制总线等三大总线： 引脚介绍： 电源：VCC - 芯片电源，接+5V；VSS - 接地端； 时钟：XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端 控制线： ALE/PROG:地址锁存允许/片内 EPROM 编程脉冲： ALE 功能： 用来锁存 P0 口送出的低 8 位地址； PROG 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，此引脚输入编程脉冲。 PSEN:外 ROM 读选通信号。 RST/VPD:复位/备用电源： RST（Reset）功能：复位信号输 入端； VPD 功能：在 Vcc 掉电情况下

9、，接备用电源。 EA/Vpp:内外 ROM 选择/片内 EPROM 编程电源： EA 功能：内 外 ROM 选择端； Vpp 功能：片内有 EPROM 的芯片，在 EPROM 编程期间，施加 编程电源 Vpp。 I/O 线：4 个 8 位并行 I/O 端口：P0、P1、P2、P3 口，共 32 个引脚。P3 口 还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 图 2.5 89c51 引脚图 2.2. 四位一体七段共阴极显示数码管四位一体七段共阴极显示数码管 图 2.6 数码管引脚图 3、系统原理图设计与仿真系统原理图设计与仿真 3.13.1 系统仿真图系统仿真图 图 3.1 系

10、统仿真图 3.23.2 系统仿真结果系统仿真结果 图 3.2 系统正在运行 图 3.3 系统正在运行 4、程序设计程序设计 4.1 程序设计程序设计 数码管动态显示程序包含显示数字、部分字母符号、小数点、数码管 闪烁、数码管消隐等。其它程序输出到显示程序的数据既可以是 BCD 码、二进 制码、ASCII 码、自定义显示码等。由硬件电路工作原理可知，为了显示稳定 的数据，每秒必须显示数据 50 次以上，才能达到预期目的。 MCS-51 单片机内部有两个 16 位可编程的定时器/计数器 T0 和 T1。它们即 可用作定时器方式，又可用作计数器方式。其中 T0 由 TH0 和 TL0 计数器构成；

11、T1 由 TH1 和 TL1 计数器构成。 工作于定时器方式时，通过对机器周期（新型 51 单片机可以对振荡周期计 数）的计数，即每一个机器周期定时器加 1，来实现定时。故系统晶振频率直 接影响定时时间。如果晶振频率为 12MHZ，则定时器每隔（1/12MHZ）12=1us 加 1。 工作于计数器方式时，对 P3.4 或 P3.5 管脚的负跳变（10）计数。它在 每个机器周期的 S5P2 时采样外部输入，当采样值在这个机器周期为高，在下 一个机器周期为低时，计数器加 1。因此需要两个机器周期来识别一个有效跳 变，故最高计数频率为晶振频率的 1/24。 特殊功能寄存器TMOD 用于定时器/计数器

12、的方式控制。高4 位用于设置 T1，低4 位用于设置T0。单片机内部定时器/计数器的使用，简而概之：（1） 如需用中断，则将EA和相关中断控制位置1；（2）根据需要设置工作方式，即 对TMOD设置；（3）然后启动计数，即对TR0或TR1置1。（4）如使用中断，则计 数溢出后硬件会自动转入中断入口地址；如使用查询，则必须对溢出中断标志 位TF0或TF1进行判断。 4.2 程序流程图程序流程图 图 4.1 主程序图 5、系统调试系统调试 5.15.1 系统硬件调试系统硬件调试 在领完课程设计所需的元器件并检查是否是自己所需要，并且根据电路原 理图进行电路板的焊制，在焊接过程中注意不要虚焊和短路。焊

13、接完成后首先 对电路板上的线路进行检查是否有错漏和重复。并且用万用表测试电路中有无 虚焊短接的情况。在测试无误后，向单片机烧录程序，并接通电源进行测试。 在第一次上电过程中，数码管并没有显示出如期的结果，用万用表对焊接 点进行再一次的排查并对线路进行检查，发现单片机底座有几个虚焊点，并重 新对其进行焊制。 5.2 系统软件调试系统软件调试 在 keil 编译器下进行程序的编写，以子程序为单位进行调试，并且利用 proteus 软件进行仿真实验并结合电路板进行整机调试。 六、总结与体会六、总结与体会 此次的课程设计是基于单片机的数码管滚动显示控制。单片机是自动化的 重要课程，学习的时候十分用心，

14、也同时也为这次的课程设计打下了理论基础。 但是由于学习到的更多涉及于课本知识并没有灵活的掌握，所以说在设计的过 程中也需要不断的翻阅书籍，以此来达到完成顺利完成课程设计任务，在这段 学习与制作的过程中巩固了我在课堂上学习到的内容，而且锻炼到了我个人的 自我学习能力及制作能力。在课程设计最开始是做 Proteus 仿真，从最小系统 开始做。单片机最小系统是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统。应 该包括：单片机、晶振电路、复位电路等。我上学期做过数电的课程设计所以 这次看到器件这么少电路图这么简单还觉得很高兴。然而做完仿真开始焊接时 才发现从单片机芯片出来的连接数码管的线路在仿真中隐藏了只留

15、下了引脚， 导致我在焊接的时候一下多了十多根线打乱我的节奏，好在最后还是踉踉跄跄 地焊完了。在第一次调试的时候并没有现象，这令我十分惶恐，仔细检查才发 现仿真中 21 20 引脚的都略去了而这几个针脚正是连接 vcc 跟地的引脚，后来 将它焊上了。给我的启发是以后在做完仿真焊接的时候一定要每个引脚的过， 因为仿真中它将芯片的引脚打乱了顺序而且有的引脚也省略了，仿真跟真实的 焊接还是不同的。还有就是拿到仿真先别急着焊接，还是要大致地考虑器件的 布局跟正反面的走线，提前理清思路焊的时候才能游刃有余，不至于慌忙。而 且在制作仿真的过程中也有了瓶颈，大一学的 c 语言忘得差不多了好在同学的 帮助下才解

16、决了问题，另外焊接只是一方面，后续的检测诊断才是关键，不可 能一下子焊好就可以使用，在焊接的过程中难免有一些焊点漏焊虚焊的。每一 次的课程设计对我都是一种拔高跟历练，在一次次的课程设计中我会不断地进 步，提升自己的解决问题的能力，跟动手焊接能力，还有故障排查能力，做课 程设计固然需要智慧然而坚持跟耐心也是很关键的，这几样缺一不可，否则很 难做出成功的作品。我相信我会一步步地慢慢变好变强。 附录一附录一 元器件清单 器件名称数量 Stc89c54 单片机1 电容若干 七段共阴极数码管2 电阻若干 微动开关2 芯片插座3 驱动1 晶振1 附录二附录二 #include /-定义使用的 IO 口-/ #define GPIO_DIG P2/段选 #define GPIO_PLACE P0/位选 sbit k =P10; /-定义全局变量-/ unsigned char code DIG_PLACE8 = 0xfe,0xfd,0x